Несколько месяцев назад ученым из Университета ИТМО удалось сделать важное научное открытие: они впервые смогли напрямую (не косвенно) измерить нелинейный показатель преломления в терагерцовом диапазоне излучения в плоской струе воды. Статья, вышедшая в «Optic Express», привлекла к себе настолько большой интерес, что была отмечена одним из журналов Nature Publishing Group (издатель знаменитого журанал «Nature» и ряда других престижных научных изданий) – «Nature Photonics».
«В каждом выпуске “Nature Photonics” есть от трех до шести хайлайтов, где они описывают открытия, которые были опубликованы не в “Nature”, – рассказывает Антон Цыпкин. – Это как в спорте – лучшие моменты в науке, произошедшие между выпусками. Наша статья была описана главным редактором “Nature Communication”. Мы сначала даже растерялись, когда узнали. Это признание того, что мы это сделали первыми в мире».
Нелинейность в терагерцовом диапазоне
Ученым Университета ИТМО удалось в ходе эксперимента измерить напрямую нелинейные свойства материала в терагерцовом диапазоне для жидкости, до них это никому не удавалось. Еще важнее, чем сам факт первенства, то, что открытие петербургских ученых может значительно повлиять в будущем на использование терагерцового излучения.
«Терагерцовый диапазон находится между радио- и инфракрасным диапазоном. Его прелесть в том, что он впитал свойства и радио, и ИК-излучения. Это можно использовать в различных приложениях. Для терагерцового излучения “прозрачна” древесина, ткань, поверхностные слои кожи, кирпич и другие материалы. В инфракрасном диапазоне (ИК) нелинейные эффекты используются повсюду. Если коротко, это возможность “управления света светом”. Но “управлять” ТГц излучением, пока не изучены нелинейные свойства в этом диапазоне, невозможно», – рассказывает ученый.
Работы по поиску нелинейных эффектов в терагерцовом диапазоне велись Антоном и его коллегами давно, но лишь недавно они смогли найти нужный материал. Причем открытие было сделано почти случайно, после эксперимента, предпринятого почти на удачу.
«Я сидел со своим аспирантом и тут сказал ему, мол, пойдем, у меня есть идея, давай измерим, может, что-то получится. Мы пропустили излучение через плоскую струю воды и получили экспериментальные данные, по которым очень просто рассчитать нелинейный коэффициент преломления. Получается, что вода – самый распространенный материал на планете и очень сильно поглощает ТГц излучение. Это казалось нонсенсом», – продолжает руководитель лаборатории.
Приглашения на конференции
Открытие заметили не только коллеги из «Nature Photonics». Авторов статьи стали приглашать на различные конференции, выступить с докладом об их работе. Всего до конца года ученые планируют принять участие в десяти конференциях с докладами об этой работе, география стран – от США до Китая.
«До конца года я и мои соавторы поедут в Москву и в Китай на конференции. До этого приглашали в Нижний Новгород, на Гавайи, в Чехию, где проходили крупные международные конференции. Я думаю, что все это работает на рост узнаваемости нашего университета. «Nature Photonics» читают или как минимум просматривают многие зарубежные ученые», – добавляет Антон Цыпкин.
Дверь в новое направление науки
В настоящий момент ученые работают над расширением своей теории и проводят новые эксперименты.
«Мы сейчас работаем с другими жидкостями, пытаясь подтвердить применимость того нового теоретического подхода, который разрабатывается в нашей лаборатории на основе эксперимента с водой», – поясняет сотрудник лаборатории фемтосекундной оптики и фемтотехнологий Университета ИТМО Мария Жукова.
Как говорят ученые, это только начало исследований.
«Это открытие нового направления в науке, где мы одни из первых, и мы будет продолжать работу», – делится Антон Цыпкин.
По его словам, теперь он и его коллеги нацелены на то, чтобы издать полноценную статью уже в самом «Nature Photonics». Для этого они сотрудничают с одним из ведущих ученых в мире терагерцового излучения, канадцем Роббертом Бойдом. Подготовка этой публикации займет не менее полугода.
Также продолжается проект по генерации терагерцового излучения в жидкостях. По этому направлению ученые также планируют несколько публикаций в ближайшее время.
